(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気されると大気圧に耐えることができる真空気密外囲器（３０）を備える両面真空熱ソーラーパネルであって、
前記外囲器（３０）が、太陽放射に対して透過性を有し、ソーラーパネルの２つの活性表面を画定するように互いに面する第１および第２のガラス板（１、２）を備え、外周フレーム（３）が、前記外囲器（３０）の側表面を画定し、
前記ソーラーパネルが、
前記外囲器（３０）の内側に配置され、第１のガラス板（１）を通して太陽放射を受け取ることができる少なくとも１つの第１の吸熱器（１１）と、
前記外囲器（３０）の内側に配置され、第２のガラス板（２）を通して太陽放射を受け取ることができる第２の吸熱器（１２）と、
前記第１の吸熱器（１１）と前記第２の吸熱器（１２）との間を中へ通過することによって前記外囲器（３０）に出入りし、前記第１および第２の吸熱器（１１、１２）と接触している外表面を有する管（１３）と
を備え、
さらに、外囲器（３０）の内側に、管（１３）の外表面を取り囲み、当該管の外側面まわりに光学的に閉じた空間を形成する箱状体（１０）を備え、
前記箱状体（１０）は、長い平行六面体形状をなし、
前記第１の吸熱器（１１）を含む上方基部要素と、
前記第２の吸熱器（１２）を含む下方基部要素と、
吸熱器（１１、１２）ごとに実質的にＣ字状の断面を形成するように曲げられた前記吸熱器（１１、１２）の縁（１４、１５、１６、１７）を含み、前記縁（１４、１５、１６、１７）が、前記管の外表面に対して光学的に重なり合いおよび前記管から離間された、側壁部と、
第１のプラグ（３１）および第２のプラグ（３２）を有し、前記第１および第２のプラグにより光学的に封止される２つの基端部と
を備え、
前記箱状体（１０）は、管（１３）と外周フレーム（３）との間の放射に対する放射スクリーンを形成する、ソーラーパネル。
【請求項２】
前記管（１３）が、その外表面に、吸熱器（１１、１２）と接触する平坦面（２１、２２）を有することを特徴とする、請求項１に記載のソーラーパネル。
【請求項３】
前記箱状体（１０）の内側に配置されるゲッターポンプを備えることを特徴とする、請求項１に記載のソーラーパネル。
【請求項４】
箱状体（１０）が、管（１３）を支持するように適応される支持体（２４）を通過させるための孔（１８）を有し、前記ソーラーパネルが、孔（１８）を通じた箱状体（１０）の内部からの赤外線放射を遮蔽することができる小板（２３）を備えることを特徴とする、請求項１に記載のソーラーパネル。
【請求項５】
熱ベクトル流体を輸送するための前記管（１３）が、たとえ特に高温で赤外線放射係数がはるかに高くても決定的に安価である、アルミニウムなどの銅以外の材料で作られていることを特徴とする、請求項１に記載のソーラーパネル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主クレームの導入部による両面真空熱ソーラーパネルに関する。
【背景技術】
【０００２】
両面真空熱ソーラーパネルは、直接太陽光を受け取るか、または鏡によって反射されるかいずれかの２つの活性表面によって太陽放射を吸収するように実現される。これらは、たとえば、欧州特許第０３８７８４３号明細書、独国特許第１０３０６５３２号明細書、独国実用新案第２０３１９２９９号明細書、欧州特許第１３４２９６４号明細書、独国特許第２０２２０８７４号明細書により知られている。
【０００３】
欧州特許第０３８７８４３号明細書は、太陽放射に対して透過である２つのガラス板で形成される真空気密外囲器を備えるソーラーパネルに関する。外囲器の内側に、１つまたは複数の吸熱器が、太陽放射を熱エネルギーに変換することによって太陽放射を吸収するように配置される。吸熱器は、通常、可視光線に対して高い吸収性があるが赤外線に対しては透過である選択的吸収被覆で覆われる銅、アルミニウム、または高い熱伝導係数および低い赤外線放射係数をもつ他の金属の長方形の金属板である（例えば、クロムまたは酸化ニッケル）。通常は水である熱ベクトル流体が流れる管は、通常その外表面の母線に沿って作られる溶接部によって、前記吸熱器と良好に接触している外囲器に入りかつ出て行く。この溶接部は、金属板の変形およびその被覆の損傷を最小限にするために、典型的にはレーザまたは超音波によって作られる。吸熱器によって収集される熱エネルギーは、伝導によって前記溶接部を介して管まで伝達され、したがって、管を通して流れる流体を加熱する。
【０００４】
両面ソーラーパネルの両側が、太陽放射を受け取る。この理由で、性能を最大にするために、前記選択的吸収被覆はまた、吸熱器の１つの側面と接触して管の外表面に配置される。また、このような管は、通常、低い赤外線放射率を達成するように銅で作られる。
【０００５】
また、パネルの全作動期間の間に適切な真空レベルを維持するために、ゲッターポンプが、外囲器が排気された後に外囲器に依然として存在するいかなるガス残留物も化学効果によって吸収するように真空パネルに配置される。これらのゲッターポンプは、通常、真空外囲器内に配置される質量要素、または前記外囲器の内表面にフラッシュゲッターの真空下での蒸着によって形成される薄膜被覆からなる。しかしながら、これらはまた、欧州特許第１７０６６７８号明細書で説明されているように、選択的吸収被覆の下に吸熱器の表面に配置される薄膜被覆として形成され得ることも有利である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】欧州特許第０３８７８４３号明細書
【特許文献２】独国特許第１０３０６５３２号明細書
【特許文献３】独国実用新案第２０３１９２９９号明細書
【特許文献４】欧州特許第１３４２９６４号明細書
【特許文献５】独国特許第２０２２０８７４号明細書
【特許文献６】欧州特許第１７０６６７８明細書
【特許文献７】イタリア特許出願ＭＩ２００８Ａ００１２４５号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
現在の両面真空ソーラーパネルの問題は、選択的吸収被覆の下に吸収器表面に薄いゲッター膜を配置することが、その可視光線吸収を低減しまた同時に吸収器の赤外線放射率を増大することによって、前記被覆の特性を否定的に改変することである。
【０００８】
他の問題は、選択的吸収被覆が形成される表面の赤外線放射率係数が、被覆自体ではなくて前記表面の構成材料に依存することである。したがって、管照射による熱エネルギー損失を制限するために、これは、銅、すなわち低い赤外線放射率を有する材料で作られることが好ましいが、このことは、パネル製造コストをかなり増大させ、または熱ベクトル流体の最大作動圧力を制限する。
【０００９】
さらなる問題は、特に溶接シームの横方向の寸法が非常に小さいレーザ溶接の場合には接触表面積が非常に小さいので、管と吸収器との間の溶接部は、前記構成要素を配置する際に注意を必要とすることである。
【００１０】
独国特許第１０３０６５３２号明細書は、浅い箱状構造物と、それらの横側面に開いた吸収器に閉じ込められた管とを備える非真空太陽集熱器パネルを示している。
【００１１】
したがって、本発明の目的は、前記欠点を克服できるようにし、放射と伝導の両方による熱分散が制限されるソーラーパネルを提供することである。
【００１２】
特定の目的は、吸熱器の電磁放射についての吸収および反射特性を変えないゲッターポンプを備える両面真空熱ソーラーパネルを提供することである。
【００１３】
さらなる目的は、銅よりもより安価でより丈夫な材料で熱ベクトル流体管を製造し、また同時にその赤外線放射損失を制限することである。
【００１４】
他の目的は、吸熱器と管を通して流れる熱ベクトル流体との間の熱伝達を改善し、また同時に、特にレーザ技術によってこれらの溶接を容易にすることである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
前記目的は、発明の特性が特許請求の範囲によって規定される両面真空ソーラーパネルによって達成される。
【００１６】
本発明は、非限定的な例示として与えられ、添付の図面に示される本発明の１つの実施形態についての次の詳細な説明からより明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明によるソーラーパネルの斜視図である。
【図２】ソーラーパネルの分解斜視図である。
【図３】本発明によるソーラーパネルを通る断面図である。
【図４】熱ベクトル流体輸送管によって横断される箱状体の斜視図である。
【図５】横断支持要素および遮蔽板を有する第２の吸熱器の一部の斜視図である。
【図６】横断支持要素においてソーラーパネルを通る断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図１は、両面真空熱ソーラーパネルの斜視図を示している。このソーラーパネルは、排気されると大気圧に耐えることができる真空気密外囲器３０を備え、この気密外囲器３０は、太陽放射に対して透過である第１および第２の互いに面するガラス板１、２を備える。第１および第２のガラス板は、ソーラーパネルの２つの活性表面を画定する。片面パネルは、単一のガラス板を有するが、第１の板に面する第２の板は、金属で作られ得る。両面パネルは、熱エネルギーの発生を増加させるように２つの面するガラス板を有し、第２のガラス板は、鏡によって反射される太陽放射によって横断される。
【００１９】
また、図２の分解図から分かるように、真空気密外囲器３０は、外周金属フレーム３によって横方向に範囲を定められている。外周フレーム３は、可撓性金属ベルト４、５によってガラス板１、２に接合され、この可撓性金属ベルト４、５は、溶接、ろう付け、またははんだ付けによって外周フレーム３に、およびバルク型のガラス金属シールによってガラス板１、２に接合され、金属ベルトの縁は、イタリア特許出願ＭＩ２００８Ａ００１２４５号明細書に従ってガラスに埋め込まれる。
【００２０】
第１の吸熱器１１は、第１のガラス板１に面するように外囲器３０の内側に配置されて、第１のガラス板１によって直接外囲器３０に入る太陽放射を受け取り、吸収する。第２の吸熱器１２は、やはり前記外囲器３０の内側に配置されるが、第２のガラス板２に面して、第２のガラス板２によって外囲器３０に入る太陽放射を受け取り、吸収する。これらの吸熱器１１、１２は、ガラス板１、２に平行なそれらの表面を有する長方形の金属板である。可視光線に対して非常に吸収性があるが、赤外線に対しては透過である選択的被覆が、ガラス板１、２に面する前記吸熱器１１、１２のこれらの表面に配置される。
【００２１】
これらの吸熱器１１、１２は、銅が高い熱伝導率および低い赤外線放射係数を有するので、選択的吸収被覆で覆われる銅で作られることが好ましい。実際に、選択的吸収被覆による赤外線放射は、選択的吸収被覆が赤外線放射に対して透過であることを仮定すれば、表面の構成金属に依存する。また、可視光線に対して透過であり、赤外線に対して反射する被覆は、外囲器３０の内側の吸熱器１１、１２に面するガラス板１、２の表面に配置される。このようにして、太陽から生じる可視光線は、低減衰のガラス板を通過して、吸熱器１１、１２の表面に達し、そこで吸収され、熱エネルギーに変換され、それによって、また同時に、これらの吸熱器が銅で作られかつ赤外線透過性の選択的被覆によって覆われているという事実により、既に非常に制限された吸熱器の赤外線放射は、可視光線に対して透過であるが、赤外線に対して反射する外囲器の内側のガラス板１、２の表面に配置される被覆によって大部分は反射され、したがって、外部に向かう損失がさらに低減される。
【００２２】
外周フレームの１つの側面には、管１３が伝導により最小の熱伝達損失で真空気密外囲器３０に入りかつ出て行くことができるように設けられる２つの出口ポート２０と、前記外囲器３０を排出するためのポンピングポート１９とが設けられる。管１３は、前記第１の吸熱器１１と第２の吸熱器１２との間を通過することによって前記外囲器３０に入りかつ出て行き、ソーラーパネルの外囲器３０を通過する際に加熱されなければならない通常は水である熱ベクトル流体を輸送するのに役立つ。管１３の外表面は、第１および第２の吸熱器１１、１２と接触しており、この吸熱器１１、１２は、通常、管１３の外表面の２つの対向する母線に沿って溶接されて、吸熱器１１、１２から管１３まで、および管１３を通って流れる流体まで伝導による容易な熱エネルギーの伝達を得るために、吸熱器１１、１２と管１３との間に良好な熱接触を生じる。接触表面を増加させ、また同時に溶接を容易にし、吸熱器１１、１２と管１３との間の熱伝導率を改善するために、管１３は、吸熱器１１、１２のそれぞれと平坦な接触表面２１、２２を形成するように、その中央で平らにされた形状からなり得ることが有利である（図３）。この平坦な接触表面２１、２２により、管１３と吸熱器１１、１２との間のより容易な溶接が可能である。また、これにより、吸熱器１１、１２と管１３との間のより良好な熱伝達も可能である。
【００２３】
管１３と、より低い温度にある外周フレーム３との間の照射による分散を制限するために、ソーラーパネルは、これを出て行く赤外線放射のための放射スクリーンを形成するように、管１３の外表面を取り囲む箱状体１０を備えている。通常外囲器３０に入った後に蛇行コイルを形成するように曲げられる管１３は、前記箱状体１０に入りかつ出て行く。このようにして、その発光放射を遮蔽する箱状体１０内を通過することによって、管１３は、たとえ特に高温で赤外線放射係数がはるかに高くても決定的に安価であるアルミニウムなどの、銅以外の材料で作られ得る。
【００２４】
前記箱状体１０は、管１３の外側表面の周りに光学的に閉じられた容積を画定し、管１３の外側表面を取り囲むように曲げられるそれらの縁１４、１５、１６、１７を有する前記吸熱器１１、１２と、箱状体１０の基端部を光学的に閉じるための第１および第２のプラグ３１、３２とを備えている。図２では、これらのプラグ３１および３２は、また管１３を横方向に遮蔽するように延在することが分かる。吸熱器１１、１２の縁１４、１５、１６、１７は、それぞれ個々の吸熱器１１、１２に対して実質的に「Ｃ」字形断面を得るように曲げられる（図３）。このようにして、第１および第２の吸熱器１１、１２は、箱状体１０の側表面を共に形成する。第１および第２の吸熱器１１、１２の縁１４、１５、１６、１７は、前記管１３によって横方向に放射される熱放射を捕捉するように、管１３の外表面に対して光学的に重ね合わさっている。また、各吸熱器の縁は、「Ｌ」字形断面を有する吸熱器を提供するように曲げられることもできる。「Ｌ」字形断面の２つの結合された吸熱器は、箱状体の側表面を形成することもできる。箱状体１０は、管１３を取り囲む側表面を有することもできるが、プラグ３１および３２の欠如のため基端部で開かれることもできる。このことは、放射損失を一層悪くすることになるが、ソーラーパネルのより低い製造コストによって正当化されることもできる。薄膜被覆によって形成されるゲッターポンプが、前記箱状体１０の内表面に配置され、したがって、外表面に代わりに配置される選択的吸収被覆の特性を損なわない。また、たとえば、ピルやストリップの形の異なる型のバルクゲッターポンプが、箱状体１０に挿入されることもでき、これは、前記箱状体１０の内表面と接触して配置される。最後に、フラッシュゲッターが、外部から生じた指令に従って箱状体１０の内表面に蒸着されるように、電磁波の形のエネルギーを有することによって箱状体１０の内表面に蒸着され得る。ゲッターポンプはすべて箱状体１０内に配置されるので、これらのゲッターポンプのいずれもが、吸熱器１１、１２の電磁放射吸収および放射特性を損なわない。
【００２５】
外囲器３０は、長手方向要素２７および横断要素２８を備える支持フレーム２６によって支持されている。また、前記長手方向要素２７および横断要素２８は、前記外囲器内に蛇行コイルを形成する管１３を支持する働きもする。また、いくつかの平行な管が、蛇行コイルを形成することなく外囲器３０に入りかつこれを離れることもでき、その場合にはいくつかの出口ポート２０が存在することになる。
【００２６】
図５および図６は、吸熱器１１および１２が、管１３の支持体２４が吸熱器１１および１２と接触することなく通過する孔１８を有し、係止片３３がこれらの支持体２４の端部にねじで固定されることを示している。孔１８は、前記孔１８を通って箱状体１０の内部を離れる赤外線放射を遮蔽するように、管１３の支持体２４に固定される銅板２３によって閉じられる。小さいが孔１８は銅表面に配置される良好な選択的被覆の約２０倍の放射率に等しい黒体の放射率を有するので、これらの板２３がないと、ソーラーパネル全体の効率を一層悪くすることになる。
【００２７】
作動中に、本発明によるソーラーパネルは、太陽放射を受け取り、この太陽放射は、ガラス板１および２を通過し、選択的被覆によって覆われる吸熱器１１、１２の表面で吸収され、熱エネルギーに変換される。この熱エネルギーは、主として伝導によって管１３まで、かつ次いで対流によって管１３内の熱ベクトル流体まで伝達される。吸熱器および管から外囲器３０の外壁に向かう対流損失は、外囲器３０に確立される真空によって抑制され、一方、管１３からの照射損失は、箱状体１０によって強く制限され、この箱状体１０は、これの放射スクリーンとして働くように管１３で形成されるさまざまな蛇行コイル部分を取り囲む。外囲器３０内の高い真空度は、箱状体１０内に配置されるゲッターポンプによって合わせて維持される。
【００２８】
本発明によるソーラーパネルの利点のうちの１つは、箱状体内に配置されるゲッターポンプが吸熱器の赤外線放射特性を変更せず、したがって、選択的吸収被覆が太陽放射の吸収を最適化するように効果的に使用され得ることである。
【００２９】
他の利点は、管からの放射損失が、管に対する放射スクリーンを形成するように管を取り囲む箱状体の存在によって強く制限されることである。これにより、熱ベクトル流体を輸送するのに使用される管１３は、たとえばアルミニウムなどの銅よりも安価な材料で作られるが、依然として放射損失を制限することができる。
【００３０】
管１３の平坦な接触表面２１、２２により、管１２と吸熱器１１、１２との間の接触表面が増加され、したがって、管を通って流れる熱ベクトル流体への熱伝達を改善し、同時にレーザ技術によるその溶接を容易にすることができる。
【００３１】
他の利点は、吸熱器の縁を「Ｃ」字形状を形成するように曲げることによって箱状体が容易かつ経済的に製造され得ることである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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